(57)【要約】【課題】短時間に大容量の高圧ガスをシステムに供給できる機能が高圧容器弁に要請されている。しかしこの様なシステムに適合できる流量係数Ｃｖ値を有する高圧容器弁は実用化されていない。併せて流量制御の自動化も大きなニーズとなっている。【解決手段】  以下の特徴を有するシート部構造を構成する事により解決できる。１）ケレップ１側のシール部を構成するシートデスク５のシール部に、深さｂの窪みを有する高さａ、直径Ｄの窪み付きで、かつ先端ｒ面を有する円錐台状の突起（外輪山形状）を形成する。２）弁本体側３と接触するシートデスク５のシール部は接触直径Ｄと弁本体３のガス流入口２の直径とは常にＤ＞ｄより大とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最小直径が容器弁本体のガス流入口直径より大きい円錐台状の突起をケレップ部シート部に形成した事を特徴とする高圧容器弁のシート部構造。
【請求項２】
請求項１に記載の円錐台の突起の平面上に任意の円状の窪みを形成して外輪山形状とする事を特徴とする高圧容器弁のシート部構造。
【請求項３】
請求項２に記載の外輪山形状突起部先端に滑らかなＲ面を形成する事を特徴とする高圧容器弁のシート部構造。
【請求項４】
請求項１〜３に記載するシート部構造体（シートデスク）をケレップに嵌入して構成する事を特徴とする高圧容器弁のシート部構造。
【請求項５】
請求項４に記載するシート部構造体の硬さが容器弁本体の硬さより小である事を特徴とする高圧容器弁のシート部構造。
【請求項６】
請求項１〜５において、Ｃｖ値が３以上を確保できる事を特徴とする高圧容器弁のシート部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧容器弁の構成要素であるシート部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の高圧ガスを使用するガス配管システムは近年高度化高機能化してきている。その代表例は半導体製造システムに顕著に認められる。すなわち、配管システム全体の洗浄を行うには、大流量のガスを短時間に流入させる機能が高圧容器弁に必要とされてきている。
【０００３】
この機能は高圧容器弁の「流量係数」Ｃｖ値で表現され容器弁の流量に対する能力値とされている。（数１）にＣｖ値の計算式を示す。
【０００４】
【数１】
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【０００５】
Ｃｖの大きさは、瞬間的に対応できる高圧容器弁の流量能力を示している。いいかえれば、高圧容器弁の能力を表しているといえる。
【０００６】
半導体製造業界ばかりでなく、汎用の高圧ガス需要業界からも、Ｃｖ値の大きな高圧容器弁が、要請される趨勢となってきた。
【０００７】
（図１）に現用されている高圧容器弁の外観図を、（図２）にＣｖ値を支配すると考えられるシール部の拡大図を示した。
【０００８】
ケレップ１の先端部は、角度θで、バルブ本体３のガス流入口２内に嵌入している。ケレップ１の最先端部の直径Ｄとガス流入口２の直径ｄとの間に、Ｄ＞ｄの関係が成り立つ様に設計されている。
【０００９】
ケレップ１の先端部（円錐台の形状）の嵌入角度θを種々に変えた実験の結果を（表１）にしめした。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
現用高圧容器弁ケレップ１の先端部の嵌入角度θが現用の角度４５°より小となるにつれて、Ｃｖ値は小さくなり、目的に反する傾向となる。
【００１２】
θを大きくするとＣｖ値は大きくなり、θ＝９０°で極めて良好なＣｖ値が得られる事を掴んだ。      
【特許文献１】特願２００４- １３９１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
高圧容器弁の流量対応能力に対する市場の要請は益々過酷となりつゝある。流量対応能力を表すＣｖ値は２.５程度である。
【００１４】
市場の要請に応えるにはＣｖ値３.０以上が確保できる「シール部構造」を開発し、この「シール部構造」を共通搭載した高圧容器弁を実用化する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
１）形状・構造面からの解決手段
本発明による高圧容器弁の概観図（図２）に示すシール部の構造４ａの詳細を（図４）に示した。
【００１６】
弁シート部で、ケレップ側シール部５を、ケレップ本体１と分離した構造とする。分離構造としたケレップ側シール部をシートデスク５と今後呼称する。なお、ケレップ本体１とシートデスク部５の接合は、冷間カシメ法、焼き嵌または冷やし嵌法等によって行う。
【００１７】
本発明の構造面での特徴を以下に示す。
ア）シートデスク５のシール部に、深さｂの窪みを有する高さａ、直径Ｄの窪み付きで、かつ先端ｒ面を有する円錐台状の突起（外輪山形状）を形成する。なお、窪み底面形状は特定化しない。Ｃｖ値に対する最適なａ、ｂ、ｂ／ａおよびｒ値が存在する。
イ）突起部は角度ωで構成する。Ｃｖ値に対する最適ωが存在する。
ウ）弁本体側３と接触するシートデスク５のシール部は接触直径Ｄと弁本体３のガス流入口２の直径とは常にＤ＞ｄより大とする。Ｃｖ値に対する最適Ｄ／ｄが存在する。
エ）シートデスク５のシール部と弁本体３のシール部との接触部の表面仕上げ状況は用途に合わせた精度に仕上げる。
【００１８】
２）材質面からの検討
ア）シートデスク５の硬さ≦弁本体３側のシール部硬さとする事を原則とする。
イ）特に腐食性の強いガスに対しては、孔蝕電位に差のない材質を選定する。
ウ）低硬度で良好な耐食を有する以下の材料が好適である。
エ）Nickel 200ないしはNickel 201がシートデスク５用材料として好ましい。
【００１９】
本発明の容器弁構造で、弁シート部を構成するケレップ構造に大きな新規性がある。この構造は材質と熱処理と構成方式についての詳細な検討により達成できた。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のシート部構造用いることにより、高圧容器弁のＣｖ値が向上できる。これにより、各種のシステムに高圧ガスの供給に際して、短時間に大容量のガスが供給でき、効率のよい洗浄が可能となり、生産性の大幅な向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
また、この構造を見出したことにより、より小さい推力で気密性を得ることが可能となったので、空気圧による自動開閉操作機構、アクチュエータの搭載により自動開閉ができることとなった。遠隔自動操作は、本容器弁の使用する作業者の手動による開閉操作時の安全性に対する不安感を払拭でき、また、万一の被災が回避できる。
【実施例１】
【００２２】
本発明に基づいて製作したシート部構造を用いた高圧容器弁で本発明の検証を行った。以下に、その詳細を説明する。
【００２３】
シートデスク部の形状は（図４）で、接触円の直径Ｄ＝５±０．０５mm、窪み部の深さｂ＝０．４＋０．１−０mm、シール部のｒ＝０．２mm（０．８Ｓ），シール部角度ω＝６０°，これとシール部を構成する弁本体のガス流入孔の直径ｄ＝４mm とした。
【００２４】
シートデスク５はシール部の機密性確保を目的にケレップ本体とは別構成とした。勿論、ケレップと一体構成とする事例も本発明に包含される事は言うまでもない。
【００２５】
シートデスク５には耐食性の確保とシール性確保を目的に、炭素＝0.02%,
ニッケル＝99.5%のNICKEL201を用いた。焼鈍によりＨＶ硬さを８０〜１００に調整し、ケレップ本体に焼嵌により嵌合一体化した。以下に本発明のシート部構造を用いた高圧容器弁としての機能特性について説明する。
【００２６】
(表１)に本発明のシート部構造を用いた高圧容器弁のＣｖ値を、同一条件で測定した従来の容器弁のＣｖ値と比較して示した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
本発明の容器弁１〜５のＣｖ値はいずれも従来の容器弁のそれのおおよそ１．５倍に  到達している。このＣｖ値は、容器弁の業界では画期的な値である。
【００２９】
本設計のコンセプトに基づいて容器弁の耐久性について評価し結果を（表２）に示した。    
【００３０】
【表２】
2005265032.tif 000006
【００３１】
本発明の容器弁の耐久性は、同一条件で測定した従来の容器弁を遙かに凌いでいる。この事は、本発明の設計のコンセプトは、Ｃｖ値が良好であるばかりでなく、耐久性の点でも優れた容器弁を提供できる優れたものである事が検証できた。なお、アクチュエータの最小作動圧力は、従来容器弁の 0.4 MPa に対して、本発明の容器弁は0.38〜0.43 MPa でほぼ同等であった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
今後、半導体製造業界におよばず、高圧容器弁需要業界はいずれも高い生産性を追求し続け、今までの装置に比べ遙かに生産性の高いシステムが組み込まれている事は言うまでもない。
【００３３】
この様な趨勢の中で、容器弁による流量制御の自動制御技術が具体化しつつある。本発明のシート部構造を組み込んだ高圧容器弁がそのプロセスに必須でかつ重要な役割を果たすとともに、同工業界の発展的展開に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】現用高圧容器弁の実施方法の概要を示す説明図である。
【００３５】
【図２】現用高圧容器弁のシート部構造の詳細を示す説明図である。
【００３６】
【図３】本発明による高圧容器弁の実施方法の概要を示す説明図である。
【００３７】
【図４】本発明による高圧容器弁のシート部構造の詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１.  ケレップ
２.  ガス流入口
３.  バルブ本体
４.  現用高圧容器弁のシール部
４ａ．本発明による高圧容器弁のシール部
５.  シートデスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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